高頻電子線路振幅調(diào)制

高頻電子線路振幅調(diào)制第1頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二6.1振幅調(diào)制調(diào)制，就是用調(diào)制信號去控制載波某個(gè)參數(shù)的過程。調(diào)制信號是由原始消息(如聲音、圖像)轉(zhuǎn)變成的低頻或視頻信號。未受調(diào)制的高頻振蕩信號稱為載波，是周期性信號。受調(diào)后的振蕩波稱為已調(diào)波。解調(diào)則是調(diào)制的逆過程，是將載于高頻振蕩信號上的調(diào)制信號恢復(fù)出來的過程。振幅調(diào)制三種方式：AM、DSB－SC、SSB－SC第2頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二6.1.1振幅調(diào)制信號分析

1.調(diào)幅波的分析

1)表示式及波形設(shè)載波電壓為調(diào)制電壓為（6―1）（6―2）

通常滿足ωc>>Ω第3頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二根據(jù)振幅調(diào)制信號的定義,已調(diào)信號的振幅隨調(diào)制信號uΩ線性變化,由此可得振幅調(diào)制信號振幅Um(t):

Um(t)=UC+ΔUC(t)=UC+kaUΩcosΩt=UC(1+mcosΩt)

ΔUC(t)與調(diào)制電壓uΩ成正比,其振幅ΔUC=kaUΩ與載波振幅之比稱為調(diào)幅度（調(diào)制度）第4頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二ka為比例系數(shù),又稱為調(diào)制靈敏度。調(diào)幅信號的表達(dá)式

uAM(t)=Um(t)cosωct

=UC(1+mcosΩt)cosωct第5頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―1AM調(diào)制過程中的信號波形第6頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―2實(shí)際調(diào)制信號的調(diào)幅波形第7頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二調(diào)幅信號的表達(dá)式

uAM(t)=Um(t)cosωct

=UC(1+mCosΩt)cosωct對于連續(xù)頻譜信號f（t）,可用下式來描述調(diào)幅波:第8頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二f（t）是均值為零的調(diào)制信號,|f（t）|max=1若將調(diào)制信號分解為則調(diào)幅波表示式為第9頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二調(diào)幅信號的表達(dá)式

uAM(t)=Um(t)cosωct

=UC(1+mcosΩt)cosωct圖6―3AM信號的產(chǎn)生原理圖第10頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2)調(diào)幅波的頻譜在單一頻率的正弦信號的調(diào)制情況下,調(diào)幅波公式展開,可得

結(jié)果:單頻調(diào)制的調(diào)幅波包含三個(gè)頻率分量，它是由三個(gè)高頻正弦波疊加而成.兩個(gè)邊頻分量以載頻為中心對稱分布，兩個(gè)邊頻幅度相等并與調(diào)制信號幅度成正比。邊頻相對于載頻的位置僅取決于調(diào)制信號的頻率。第11頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二

圖6―4單音調(diào)制時(shí)已調(diào)波的頻譜（a）調(diào)制信號頻譜（b）載波信號頻譜c）AM信號頻譜第12頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二

圖6―5語音信號及已調(diào)信號頻譜（a）語音頻譜（b）已調(diào)信號頻譜在多頻調(diào)制情況下，各個(gè)低頻頻率分量所引起的邊頻對組成了上、下兩個(gè)邊帶。第13頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二3）調(diào)幅波的功率在負(fù)載電阻RL上消耗的載波功率為(6―9)(6―10)在負(fù)載電阻RL上,一個(gè)載波周期內(nèi)調(diào)幅波消耗的功率為第14頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二P是調(diào)制信號的函數(shù),是隨時(shí)間變化的。上、下邊頻的平均功率均為(6―11)(6―12)AM信號的平均功率

AM波的平均功率為載波功率與兩個(gè)邊帶功率之和。而兩個(gè)邊頻功率與載波功率的比值為(6―13)第15頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二可以得到調(diào)幅波的最大功率和最小功率,它們分別對應(yīng)調(diào)制信號的最大值和最小值為:(6―14)在普通的AM調(diào)制方式中，載頻與邊帶一起發(fā)送，不攜帶調(diào)制信號分量的載頻占去了2/3以上的功率．而帶有信息的邊頻功率不到總功率的1/3，功率浪費(fèi)大，效率低。第16頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2.雙邊帶信號在調(diào)制過程中,將載波抑制就形成了抑制載波雙邊帶信號,簡稱雙邊帶信號。它可用載波與調(diào)制信號相乘得到:在單一正弦信號uΩ=UΩcosΩt調(diào)制時(shí):第17頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―6DSB信號波形第18頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二雙邊帶信號特點(diǎn)包絡(luò)不同:AM包絡(luò)正比于調(diào)制信號f(t)的波形，而DSB包絡(luò)則正比于f(t)的絕對值。DSB信號的高頻載波相位在調(diào)制電壓零交點(diǎn)處(調(diào)制電壓正負(fù)交替時(shí))要突變1800由于DSB信號不含載波，全部功率為邊帶占有，所以發(fā)送的全部功率都載有消息，功率利用率高于AM制。第19頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二3.單邊帶信號單邊帶（SSB）信號是由DSB信號經(jīng)邊帶濾波器濾除一個(gè)邊帶或在調(diào)制過程中,直接將一個(gè)邊帶抵消而成。當(dāng)取上邊帶時(shí)取下邊帶時(shí)第20頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―7單音調(diào)制的SSB信號波形第21頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―8單邊帶調(diào)制時(shí)的頻譜搬移第22頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二雙音調(diào)制時(shí)產(chǎn)生的SSB信號波形:設(shè)雙音頻振幅相等,即且Ω2＞Ω1,則可以寫成下式:受uΩ調(diào)制的雙邊帶信號為（6―19）(6―20)(6―21)(6―22)第23頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二第24頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―9雙音調(diào)制時(shí)SSB信號的波形和頻譜第25頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二包絡(luò)與調(diào)制信號的包絡(luò)形狀相同，填充頻率移動(dòng)了雙音調(diào)制時(shí)，每一個(gè)調(diào)制頻率分量產(chǎn)生一個(gè)對應(yīng)的單邊帶信號分量，它們間的關(guān)系和單音調(diào)制時(shí)一樣，振幅間成正比，頻率則線性移動(dòng)。這一調(diào)制關(guān)系也同樣適用于許多頻率分量信號SSB調(diào)制。第26頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二第27頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二sgn(ω)是符號函數(shù),可得f(t)的傅里葉變換

(6―26)(6―27)(6―28)第28頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―10希爾伯特變換網(wǎng)絡(luò)及其傳遞函數(shù)第29頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二

圖6―11語音調(diào)制的SSB信號頻譜(a)DSB頻譜(b)上邊帶頻譜(c)下邊帶頻譜第30頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二

6.1.2振幅調(diào)制電路

調(diào)制的實(shí)現(xiàn)必須以乘法器為基礎(chǔ)

1.AM調(diào)制電路高電平調(diào)制和低電平調(diào)制兩種方式AM信號大都用于無線電廣播,多采用高電平調(diào)制方式,將功放與調(diào)制和二唯一。低電平調(diào)制還必須經(jīng)過功率放大再發(fā)射出去.第31頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―12集電極調(diào)幅電路1)高電平調(diào)制在高頻功率放大器中進(jìn)行的。分為基極調(diào)幅、集電極調(diào)幅以及發(fā)射極調(diào)幅。

第32頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―13集電極調(diào)幅的波形第33頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―14基極調(diào)幅電路

第34頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二

圖6―15基極調(diào)幅的波形第35頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2)低電平調(diào)制二極管電路用單二極管電路和平衡二極管電路作為調(diào)制電路,都可以完成AM信號的產(chǎn)生。當(dāng)UC>>UΩ時(shí),流過二極管的電流iD為第36頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―16單二極管調(diào)制電路及頻譜第37頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二模擬乘法器產(chǎn)生普通調(diào)幅波(6―30)若將uC加至uA,uΩ加到uB,則有式中,m=UΩ/EC,x=UC／VT

若濾波回路的中心頻率為fc,帶寬為2F,諧振阻抗為RL,則經(jīng)濾波后的輸出電壓第38頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―17差分對AM調(diào)制器的輸出波形

第39頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―18利用模擬乘法器產(chǎn)生AM信號第40頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―18利用模擬乘法器產(chǎn)生AM信號第41頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2.DSB調(diào)制電路1)二極管調(diào)制電路單二極管電路只能產(chǎn)生AM信號,不能產(chǎn)生DSB信號。二極管平衡電路和二極管環(huán)形電路可以產(chǎn)生DSB信號。第42頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二

iL中包含F(xiàn)分量和(2n+1)fc±F(n=0,1,2,…)分量,若輸出濾波器的中心頻率為fc,帶寬為2F,諧振阻抗為RL,則輸出電壓為第43頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―19二極管平衡調(diào)制電路第44頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―20二極管平衡調(diào)制器波形第45頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―21平衡調(diào)制器的一種實(shí)際線路

第46頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二進(jìn)一步減少組合分量,采用雙平衡調(diào)制器(環(huán)形調(diào)制器)。u1=uΩ,u2=uC的情況下,輸出式可表示為經(jīng)濾波后,有第47頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―22雙平衡調(diào)制器電路及波形第48頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二調(diào)制電壓反向加于兩橋的另一對角線上。如果忽略晶體管輸入阻抗的影響,則圖中ua(t)為

因晶體管交流電流iC=αie≈ie=ue(t)/Re,所以輸出電壓為(6―37)(6―38)第49頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―23雙橋構(gòu)成的環(huán)形調(diào)制器第50頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2)差分對調(diào)制器

輸入信號和控制信號分別控制兩個(gè)通道。第51頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二2)差分對調(diào)制器在單差分電路中,將載波電壓uC加到線性通道,即uB=uC,調(diào)制信號uΩ加到非線性通道,即uA=uΩ,則雙端輸出電流io(t)為

I0=Ee/Re,m=UC/Ee,x=UΩ/VT,出現(xiàn)fc±nF分量經(jīng)濾波后的輸出電壓uo(t)為(6―40)第52頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―24差分對DSB調(diào)制器的波形

第53頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二雙差分對電路的差動(dòng)輸出電流為(6―41)(6―42)若UΩ、UC均很小,上式可近似為第54頁，共61頁，2023年，2月20日，星期二圖6―25雙差分調(diào)制器實(shí)際線路第55頁，共61頁，2023年，